17:41 2022-11-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Explorarea modului în care factorul pionier al totipotenței Nr5a2 activează genomul în zigoți
_ Explorarea modului în care factorul pionier al totipotenței Nr5a2 activează genomul la zigoți
Fertilizarea unui ovul de către spermatozoizi este începutul unei noi vieți. Informațiile genetice materne și paterne, care stochează colectiv planul corporal al ființei vii, sunt combinate după fertilizare.
Cu toate acestea, ADN-ul este încă într-o stare inactivă în nucleul celular în această etapă timpurie a vieții. . În timp ce prima diviziune a ovulului fertilizat funcționează cu ajutorul factorilor materni stocați în ovul, sinteza de noi produse embrionare este necesară pentru dezvoltarea ulterioară a unui embrion, care necesită acces la ADN-ul embrionului. După cum se arată în Science, Kikuë Tachibana și echipa ei de la MPI of Biochemistry au arătat acum că factorul de pionier Nr5a2 trezește ADN-ul embrionar.
Începutul vieții este un proces fascinant în biologie. Ovulul feminin este fertilizat prin fuziune cu spermatozoizii masculini. Din această primă celulă a unui embrion se poate dezvolta întregul organism. Ce procese moleculare au loc pe ADN-ul unui ou fertilizat pentru a permite acestei celule să aibă potențialul de a genera un nou organism? Kikuë Tachibana, director la MPIB și șef al departamentului de cercetare „Totipotency”, investighează această întrebare împreună cu echipa sa de cercetare folosind modelul șoarecelui.
Se știe că așa-numiții factori de pionier se leagă de anumite domenii. de ADN inactiv pentru a le activa. Aflarea care sunt factorii aceștia în cazul ovocitelor fertilizate a făcut obiectul actualului studiu.
Pentru această cercetare a fost nevoie de un efort multidisciplinar al primilor patru autori și expertiza lor complementară. "Echipa de bază a acestei lucrări este formată din experți în embriologie, biochimie, bioinformatică, microscopie și genomică. Împreună am putut să vedem indicii în genom, să descoperim factorul de transcripție Nr5a2 și să studiem mecanismul din interiorul și din exteriorul celulelor", spune Tachibana. .
De la ADN la proteine
Blocurile fundamentale ale ADN-ului — adenozina, timina, guanina și citozina — codifică planurile tuturor proteinelor care apar în organism, ca într-o bibliotecă. Printr-un proces numit transcripție, anumite regiuni ADN, numite și gene, sunt citite și transcrise în ARN mesager (ARNm). Ulterior, proteinele sunt produse pe baza instrucțiunii ARNm. Structurile celulare, canalele, moleculele de semnalizare sau mașinile moleculare, printre altele, sunt construite conform acestor mesaje moleculare.
Siwat Ruangroengkulrith, biolog molecular și bioinformatician, explică: „Informația genetică nu este pur și simplu accesibilă în mod liber în nucleul celulei. Este prezent sub forma unui fir lung de ADN înfășurat în jurul unor mici proteine de ambalare, cunoscute sub numele de histone, ca un șir de perle.ADN-ul și histonele sunt răsucite unul în celălalt într-o asemenea măsură încât firul de ADN este scurtat de până la 40.000 de ori. Acesta este motivul pentru care putem vedea ADN-ul ca cromozomi la microscop, totul datorită acestei compactări de către histone.”
Factorul Pioneer Nr5a2
Factorii Pioneer au capacitatea de a se lega de ADN-ul strâns împachetat. . Ei aparțin familiei mari de factori de transcripție. Ele se leagă de modele de secvență specifice de pe ADN pentru a transcrie secvența genei.
Imre Gáspár, expert în microscopie și bioinformatică, explică: „Am căutat un model de secvență comun pentru moleculele de ARNm în stadiu incipient produse. în embrioni și au reușit să găsească mai multe motive de secvență."
"Motivele descoperite sunt apropiate unele de altele și formează un așa-numit supermotiv. Supermotivul recent descoperit seamănă cu elementul cunoscut al motivului secvenței SINE B1 și este foarte strâns legate de elementul ALU foarte conservat din genomul uman. Aceste elemente sunt cunoscute și sub denumirea de „gene de săritură”, deoarece se pot muta dintr-o poziție în alta în genom în anumite stadii celulare, cum ar fi în embrionul timpuriu”.
Nr5a2 se leagă de acest supermotiv. Johanna Gassler, embriolog, spune: „Inițial, Nr5a2 a fost descoperit în ficat. În domeniul biologiei dezvoltării, se știa că Nr5a2 este important în stadiul târziu al implantării embrionului. Cât de important este Nr5a2 imediat după fertilizare nu era încă cunoscut. „
„În experimentele noastre am reușit să arătăm că majoritatea moleculelor de ARNm embrionare timpurii nu mai sunt produse odată ce Nr5a2 a fost blocat. În plus, embrionii sunt inhibați în dezvoltarea lor ulterioară. Acest lucru arată că Nr5a2 joacă un rol central în cea mai timpurie etapă a dezvoltării embrionului.”
Folosind cele mai recente metode biochimice și genomice, cercetătorii au testat modul în care funcționează Nr5a2 în timpul dezvoltării timpurii. Wataru Kobayashi, biochimist, explică: „Am demonstrat experimental că Nr5a2 poate deschide regiuni ADN inactive, făcând mai multe zone de ADN accesibile pentru procesele de transcripție ulterioare”. Astfel, genomul este activat în stadiul de două celule și se poate dezvolta un embrion și, în cele din urmă, un organism pe deplin viabil.
Tachibana spune: „Descoperirea că Nr5a2 este un factor cheie care conduce trezirea genomului este un piatră importantă spre atingerea unei înțelegeri mecaniciste a începutului vieții. Este la fel de clar că trebuie să existe și alți factori care contribuie la identificarea lor. Până acum, munca noastră oferă un cadru conceptual „ex uno plura” (lat. multe de la unul), care poate explica modul în care activarea transcripțională are loc puternic la embrionii timpurii pentru a asigura dezvoltarea într-un întreg organism.”
Comentarii:
Adauga Comentariu